1 概述

　　直流接觸器是一種用于遠距離頻繁地接通和分斷直流主電路和大容量控制電路的電器，廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、船舶、地鐵、化工、電力牽引等部門的直流電路中。其主要控制對象是電動機，也可用于控制其它電力負載如電熱器、照明燈、電焊機、電容器組等，是一種應(yīng)用十分廣泛的電器設(shè)備。傳統(tǒng)的直流接觸器在應(yīng)用中的主要問題是：分斷直流電流時產(chǎn)生強烈電弧，滅弧比較困難，臨界電流難分斷。這些都大大地降低了接觸器的電壽命，產(chǎn)生了比較嚴重的電磁干擾，降低了電器設(shè)備的安全性和可靠性。由于不得不采用各種滅弧措施，因而造成耗材、耗銀，體積龐大，傳統(tǒng)的直流接觸器已不能滿足國民經(jīng)濟日益發(fā)展的需要。隨著計算機技術(shù)、電力電子開關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們設(shè)計出了智能直流接觸器，它既實現(xiàn)了直流電路的無弧分斷，而且大幅度節(jié)材、節(jié)能，具有很高的性價比。

　　2 智能直流接觸器的原理

　　智能直流接觸器是在傳統(tǒng)直流接觸器的基礎(chǔ)上，將可控電力電子器件與直流接觸器的觸頭進行適當?shù)慕M合，從而實現(xiàn)無弧通斷。其原理框圖如圖1所示。圖中，S1，S2為開關(guān)，I管和M管為可控電力電子器件。

在接通負載時，通過單片機先控制M管導(dǎo)通，線圈得電，然后控制I管導(dǎo)通接通負載電路，之后接觸器觸頭閉合，此后I管退出運行，整個配合實現(xiàn)接觸器無弧接通，在斷開負載電路時，也由單片機先控制M管斷開，線圈失電，然后控制I管導(dǎo)通，電流在瞬間轉(zhuǎn)移到I管中，之后接觸器觸頭實現(xiàn)無弧分斷。在實現(xiàn)直流接觸器無弧分斷的基礎(chǔ)上，我們對接觸器本體進行了一系列的結(jié)構(gòu)改革，從而使該智能直流接觸器大幅度節(jié)材、節(jié)能。已有論文對此進行專門闡述，此處不再贅述。

　　3 遠程通信功能的實現(xiàn)

　　隨著科技的發(fā)展與生產(chǎn)水平的提高，帶有通信功能的電器產(chǎn)品已經(jīng)成為國內(nèi)外電器廠家研究與開發(fā)的重點。本文將微處理器和計算機通信技術(shù)應(yīng)用于智能直流接觸器，使之實現(xiàn)與控制計算機之間的雙向通信。

[$page]　　 3.1 通信功能簡介通信的目的在于數(shù)據(jù)的交換，因為數(shù)據(jù)只有經(jīng)過交換才能從傳送的一端到達另一個設(shè)備。傳送端所使用的方法就是把數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的程序與線路傳送出去，接收端則根據(jù)協(xié)議好的方式將數(shù)據(jù)收集起來保存或顯示在畫面上。常用的通信形式有并行傳輸式和串行傳輸式兩種。串行傳輸式通信又分為異步通信和同步通信兩種方式，在單片機中主要使用異步通信方式。目前，在數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡(luò)以及分布式控制系統(tǒng)中，經(jīng)常采用串行通信來交換數(shù)據(jù)和信息。常用的串行通信接口電氣標準為RS—232標準，它在使用中存在著抗干擾能力差、傳輸距離短、傳送速率低等缺點，因而本文采用抗干擾能力強、傳輸距離長的RS—485標準。

　　3.2 硬件實現(xiàn)本文使用異步串行通信方式，實現(xiàn)了下位機(單片機)與主控計算機之間的遠程雙向通信功能，即：主控計算機可以顯示智能直流接觸器的工作狀態(tài)信息，該信息包括智能直流接觸器目前所處接通或斷開的狀態(tài)、電源電壓等。主控計算機還可以遠程控制接觸器的接通和分斷。圖2為下位機與PC機之間通信的硬件原理示意圖。圖中，MAX1487為RS485總線接口電平轉(zhuǎn)換芯片，它與單片機芯片的供電電源相互獨立。智能直流接觸器采用單端反激式功率變換器對其控制電路供電，反激式功率變換器的拓撲結(jié)構(gòu)簡單高效，適合多路輸出的應(yīng)用場合。圖3是反激式功率變換器的電路原理圖，T為變壓器，該變壓器起著直流隔離、能量存儲和電壓轉(zhuǎn)換的功能。在原設(shè)計中，該變壓器有兩路獨立的輸出：一路對單片機芯片供電，一路對功率器件供電。在對智能直流接觸器增設(shè)通信功能時，出于安全性的考慮，采用獨立的電源對MAX1487芯片供電，因此對原反激變換器進行了適當?shù)男薷模�重新設(shè)計變壓器的技術(shù)參數(shù)，在原兩路輸出的基礎(chǔ)上增設(shè)一路獨立輸出。

　　3.3 軟件實現(xiàn)圖4為下位機的程序框圖，其中單片機向PC機發(fā)送信息采用查詢方式，單片機接收上位機的數(shù)據(jù)采用中斷方式。

　　3.4 實際運行結(jié)果圖5為上下位機實時通信時的上位機運行界面。從該界面我們可以直觀的得知遠程現(xiàn)場接觸器的工作電壓和工作狀態(tài)。從圖5可以看出，此時接觸器的工作電壓為190V，接觸器處于吸合狀態(tài)。

　　4 結(jié)語

　　本文在智能直流接觸器的基礎(chǔ)上，成功研制出了具有通信功能的智能直流接觸器。它是把微處理器和計算機通信技術(shù)與電器技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了智能直流接觸器與遠程控制計算機之間的雙向通信，具有現(xiàn)場控制與遠程控制的功能，為智能電器的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)打下了良好的基礎(chǔ)。